1 中北大学理学院, 山西 太原 030051
2 吕梁学院物理系, 山西 吕梁 033001
以广义惠更斯-菲涅耳原理为基础,推导高斯谢尔模型光束在生物组织中的光谱解析表达式,并利用归一化光谱和相对光谱移动,研究高斯谢尔模型光束在生物组织中传输时的光谱变化。结果表明:高斯谢尔模型光束在生物组织中传输时会出现光谱蓝移、红移及跃变,且与离轴距离、传输距离、生物组织类型(不同的折射率结构常数)及空间相关长度有关;随着传输距离增大,折射率结构常数增大,即生物组织湍流越强,空间相关长度越大,光谱跃变位置越远,跃变量越小,即光谱跃变现象越弱,光谱红移转变为蓝移的传输位置越远;折射率结构常数和空间相关长度越大,光谱跃变对应的离轴距离越大,即跃变的观察点到传输轴的距离越大。
光谱学 光谱变化 高斯谢尔模型光束 生物组织 交叉谱密度函数 中国激光
2019, 46(12): 1207001
中国海洋大学 信息科学与工程学院 物理系, 山东 青岛 266100
基于广义惠更斯-菲涅耳衍射原理和光束的偏振相干统一理论, 研究了高斯-谢尔模型光束在Kolmogorov海洋湍流中传输时偏振特性的变化规律, 得出了保持偏振特性不变时的条件.在此基础上, 研究了完全偏振线偏振光与圆偏振光在海洋湍流中的偏振传输特性, 结果表明: 在Kolmogorov海洋湍流下, 完全偏振的高斯-谢尔模型光束的偏振特性不受海洋湍流影响.
海洋光学 海洋湍流 高斯-谢尔模型光束 偏振相干统一理论 偏振度 椭圆方向角 椭偏率 完全偏振光 Oceanic optics Ocean turbulence Gaussian Schell-Model beams Unified theory of coherence and polarization Degree of polarization Orientation angle Degree of ellipticity Completely polarized light 光子学报
2015, 44(12): 1201002
基于最近发展的描述海洋湍流的空间功率谱函数和线性介质中广义惠更斯-菲涅耳积分公式，推导了多高斯-谢尔模型光束的光强、相干度及光束质量分子M2的解析表达式，研究了海洋湍流对多高斯-谢尔模型光束传输特性的影响。数值计算结果表明，海洋湍流对多高斯-谢尔模型光束传输特性有着重要影响。适当地选择光束参数，在远场光强不仅可以形成平顶分布，而且这种平顶分布在湍流中能够保持相当长的距离，并且多高斯-谢尔模型光束的级次N越大，湍流诱导的光束扩展越小。
海洋光学 多高斯-谢尔模型光束 相干度 M2传播因子 海洋湍流 中国激光
2015, 42(s1): s113002
建立了随机电磁光束通过大气湍流的传输模型, 并对比研究了高斯-谢尔模光束在大气湍流和自由空间的传输特性。研究表明, 光谱偏振度随传输距离变化, 并在远场趋于稳定; 得到了远场稳定偏振度的解析表达式, 其在大气湍流传输中与光束的自相关长度和互相关长度无关; 光谱相干度在自由空间的远场趋于1, 而在大气湍流的远场趋于0, 并且湍流强度越大光谱相干度下降越快, 光谱密度衰减越快。
交叉谱密度矩阵 高斯-谢尔模光束 光谱密度 光谱偏振度 光谱相干度 自由空间 大气湍流 cross-spectral density matrix Gaussian Schell-model beams spectral density spectral degree of polarization spectral degree of coherence free space atmospheric turbulence
华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
实验测量了不同空间相干度的部分相干光在实际大气湍流中传输的闪烁指数。结果表明: 随着入射光空间相干度的降低，闪烁随光传输距离增长而增加的趋势变得缓慢，甚至出现减小的情况。此外，与完全相干光的闪烁指数随着径向距离的增加而增加不同，部分相干光的闪烁指数沿着光斑径向距离的增加不一定增加，而有可能出现降低。相干度越低，该效应越明显。
部分相干光 高斯谢尔模光束 光传输 闪烁指数 大气湍流 partially coherent beams Gaussian Schell-model beams optical propagation scintillation index atmospheric turbulence 强激光与粒子束
2014, 26(9): 091012
为了研究高斯-谢尔模型光束在负折射率介质中的传输特性, 利用矩阵光学理论、衍射积分理论、相干偏振统一理论推导了高斯-谢尔模型光束通过负折射率介质中传输交叉谱密度方程的解析表达式, 并利用该解析表达式得到了高斯-谢尔模型光束通过负折射率介质的谱密度和谱相干度。结果表明, 高斯-谢尔模型光束的谱密度和谱相干度都可以通过负折射率介质的工作频率调控。此研究结果提供了一种新的调控光传输的方法和技术。
激光物理 高斯-谢尔模型光束 负折射率介质 谱密度 谱相干度 laser physics Gaussian-Schell model beams negative index medium spectral density spectral coherence degree
推导了高斯谢尔模光束通过 ABCD光学系统的交叉谱密度矩阵，研究了该条件下光谱偏振度的变化情况。比较研究了高斯谢尔模光束通过自由空间和聚焦光学系统的情况。研究表明，在自由空间中传输足够远的距离后光谱偏振度将达到稳定，在聚焦光学系统中光谱偏振度在焦面位置附近有明显的起伏变化，两者都与光源参量的选择有关。特别指出，位于焦面上的光谱偏振度等于其远场的光谱偏振度稳定值。
相干光学 高斯谢尔模光束 ABCD光学系统 交叉谱密度矩阵 光谱偏振度 coherence optics Gaussian Schell-model beams ABCD optical system cross-spectral density matrix spectral degree of polarization
四川大学 物理科学与技术学院, 成都 610064
通过将杨氏双缝窗口函数表示为复高斯函数叠加的方法, 从Collins公式出发推导出了高斯-谢尔模型(GSM)光束通过杨氏双缝和ABCD光学系统后光强的近似解析表达式。利用该公式作了数值计算, 通过与Collins公式计算结果进行比较, 确定了该公式的适用范围, 研究了相干长度和双缝中心遮拦比对解析公式适用范围的影响, 并对该公式的应用前景作了展望。
复高斯函数展开法 解析传输公式 杨氏双缝 高斯-谢尔模型光束 complex Gaussian function expansion analytical propagation formula Young’s double slits Gaussian-Schell model beams
为了对控制光束传播的质量提供理论依据，采用光束相干－偏振矩阵理论中柯林斯公式，对高斯谢尔模型光束经光阑衍射后的轴向偏振特性进行了理论研究和数值分析。结果表明，由于光阑衍射，使得高斯谢尔模型光束的偏振出现非均匀分布，光束偏振度沿轴向出现振荡现象，并且随着光阑截断参量的减小、光束空间相干长度的增大以及传输距离的增大，振荡逐渐增强。相比之下，光束在自由空间沿轴向传输时，在近场区偏振度分布均匀，随着传输距离的增大、空间相干长度的减小，偏振度沿轴向分布逐渐增大。利用光阑可对部分相干光的轴向偏振传输特性进行控制，对实际应用有重要的参考价值。
激光物理 高斯谢尔模型光束 相干－偏振矩阵 柯林斯公式 偏振度 laser physics Gaussian-Schell model beams beam coherence-polarization matrix Collins formula degree of polarization
洛阳师范学院物理与电子科学系, 河南 洛阳 471022
从部分相干光的传输理论出发,研究了被光阑衍射扭曲高斯谢尔模型光束远场的光谱变化规律。结果表明,扭曲高斯谢尔模型光束在远场也会出现光谱移动和光谱开关效应。与衍射高斯谢尔模型光束情况相比,光谱移动和光谱开关效应不仅与光束空间相关性、截断参量和源光谱谱宽有关,光束的扭曲因子也会对衍射扭曲高斯谢尔模型光束远场的光谱移动和光谱开关效应产生影响。通过数值计算结果详细讨论了光束扭曲因子影响衍射扭曲高斯谢尔模型远场光谱的规律。
物理光学 扭曲高斯谢尔模型光束 光谱移动和光谱开关 扭曲因子 衍射
